본 연구에서는 AUC 공정에서 발생되는 액체폐기물에 미량 함유되어 있는 우라늄을 회수/재사용하기 위해 액상에서 침전법을 이용하여 용해도가 작은 우라늄화합물을 얻었으며, 이 화합물에 대한 chemical analysis, thermal analysis, x-ray diffraction analysis 및 FT-IR 분석을 통해 물성 특성을 해석하였다. 연구결과, 화학분석 및 FT-IR 분석으로부터 우라늄화합물은 $UO_4{\cdot}2NH_4F$ 형태를 가지고 있음을 알 수 있었으며, 평균 2∼3${\mu}m$ 입자 크기를 갖는 hexagonal 형태를 나타내었다. 열 분해시 분해 온도에 따라 중간물질로 $UO_4F,\;UO_4,\;UO_3,\;U_3O_8$ 등으로 변환되었으며, 상온에서 800$^{\circ}C$까지의 공기분위기에서 일정한 가열속도로 열분해시킬 경우, $UO_4{\cdot}2NH_4F{\rightarrow}UO_4F{\rightarrow}UO_4{\rightarrow}UO_3{\rightarrow}U_3O_8$의 반응 메커니즘을 나타내었다.
$UO_2$-CeO$_2$ 모의혼합분말에 첨가제를 미량 첨가하여 소결체의 미세구조 변화를 $UO_2$분말의 경우와 비교, 관찰하였다. 소결 첨가제로서 Ta, Ti 및 Nb를 사용하였으며, 이들을 미세한 산화물의 형태로 $UO_2$ 및 $UO_2$-CeO$_2$에 첨가하여 환원성 및 산화성 분위기에서 각각 소결하였다. Ta, Ti 및 Nb는 환원소결에서 $UO_2$의 결정립을 성장시켰으나 산화소결에서는 첨가효과가 크게 나타나지 않았다. $UO_2$-0.lw%TiO$_2$와 $UO_2$-0.6w%Ta$_2$O$_{5}$의 환원소결체에서 eutectic phase가 관찰되었으나 산화소결체에서는 나타나지 않았다. $UO_2$-4wt%CeO$_2$의 환원소결에서는 Ti만이 결정립성장에 기여하는 것으로 나타났으며 Ta, Nb와 같이 $UO_2$에 치환형으로 고유되는 원소는 Ce 이온과 Cluster를 형성함으로 결정립성장에 거의 기여하지 못하고, Ti와 같이 UO2$_2$ 침입형으로 고용되는 원소는 일부가 인접한 Ce$_{U}$' 이온과 cluster를 형성하더라도 나머지가 V$_{U}$'의 형성에 기여하므로서 결정립을 성장시킬 수 있다.
본 연구는 MDD(modified direct denitration)공정의 주 우라늄염인 암노늄 우라닐 나이트레이트의 화학특성을 밝히고 이들 화합물의 열분해 및 환원반응의 반응기구에 대하여 조사되었다. 암모늄 우라닐 나이트레이트는 제조 조건에 따라 N $H_4$$UO_2$N $O_3$와 (N $H_4$)$_2$$UO_2$(N $O_3$)$_4$.2$H_2O$의 두가지 형태의 복염으로 존재함이 화학 및 원소분석, X산 회절 분석, 그리고 적외선 분광분석에 의하여 확인되었다. 암모늄 우라닐 나이트레이트는 질소분위기에서 N $H_4$$UO_2$(N $O_3$)$_3$$\longrightarrow$ Amorphous $UO_3$$\longrightarrow$ a-$UO_3$$\longrightarrow$ U$_3$$O_{8}$$\longrightarrow$$\alpha$-U$_3$$O_{8}$의 경로를 따라서 열분해 되며, 수소분위기에서는 N $H_4$$UO_2$(N $O_3$)$_3$$\longrightarrow$$UO_3$$\longrightarrow$ U$_3$$O_{8}$$\longrightarrow$ U$_4$$O_{9}$$\longrightarrow$$UO_2$의 경로로 환원되었다.
$UO_2$ 및 $UO_2$-3.23wt%CeO$_2$가 128$0^{\circ}C$에서 소결되면 밀도는 각각 93%T.D., 91.2%T.D.이었으나, Li$_2$O가 0.lwt%씩 첨가된 경우에는 소결밀도가 95.5%T.D., 95.1%T.D.로 증가하였다. 소결온도가 증가함에 따라서 $UO_2$ 및 $UO_2$-3.23wt%CeO$_2$의 소결밀도는 현저하게 증가되는 반면에, Li$_2$O가 첨가된 경우에는 저온에서도 이미 치밀화가 많이 일어났기 때문에 소결밀도의 증가폭이 완만하였다. Li$_2$O가 첨가된 분말에서는 소결온도가 더 높아지면, 결정립성장이 주로 일어나게 되어 168$0^{\circ}C$에서 소결되었을 때, $UO_2$와 $UO_2$-0.1wt%Li$_2$O의 결정립크기가 각각 8.7$\mu\textrm{m}$, 120$\mu\textrm{m}$ 이고, $UO_2$-3.23wt%CeO$_2$와 $UO_2$-3.23wt%CeO$_2$-0.lwt%Li$_2$O는 각각 10.9$\mu\textrm{m}$, 34$\mu\textrm{m}$ 이었다. $UO_2$와 $UO_2$-3.23wt%CeO$_2$ 그리고, 두 조성에 Li$_2$O가 각각 첨가된 경우, Ar-4vol.%H$_2$ 분위기보다 H$_2$분위기에서 소결했을 때 밀도가 더 높았다. 그러나, 결정립은 $UO_2$와 $UO_2$-Li$_2$O의 경우, 수소분위기에서 소결했을 때, (U,Ce)O$_2$와 (U,Ce)O$_2$-Li$_2$O에서는 Ar-4vol.%H$_2$분위기에서 소결했을 때 더욱 성장하였다.
The effect of UO$_2$ powder property and oxygen potential on characteristics of sintered UO$_2$-Gd$_2$O$_3$ fuel pellets has been investigated. Two types of powder, mixture of AUC-UO$_2$ and Gd$_2$O$_3$powders (type I) and mixture of ADU-UO$_2$ and Gd$_2$O$_3$powders (type II), have been prepared, pressed, and sintered at 168$0^{\circ}C$ for 4 hours. Four sintering atmospheres with different mixing ratios of $CO_2$to H$_2$ gas ranging from 0 to 0.3 have been used. UO$_2$-Gd$_2$O$_3$ fuel has lower sintered density than UO$_2$ fuel, and the density drop is larger for powder type I than for powder type II. As the oxygen potential increases, the sintered density of UO$_2$-2wt% Gd$_2$O$_3$pellets increases but that of UO$_2$-10wt% Gd$_2$O$_3$ pellets decreases. It is found that pores are newly formed in UO$_2$-10wt% Gd$_2$O$_3$ pellets in accordance with the decrease in density. The grain size of UO$_2$-Gd$_2$O$_3$ fuel increases and a short range G4 distribution becomes homogeneous as the oxygen potential increases. A long range ed distribution and grain structure are inhomogeneous for powder type II. The lattice parameter of (U,Gd)O$_2$solid solution decreases linearly with Gd$_2$O$_3$ content. The dependence of UO$_2$-Gd$_2$O$_3$fuel characteristics on powder type and sintering atmosphere have been discussed.
우라닐 이온의 염기성수용액에서의 전기화학적인 환원 반응을 폴라로그래피 및 순환전압 전류법을 써서 고찰하였다. 그 결과 0.1M 탄산수소나트륨 및 여기에 0.1M sodium tripolyphosphate를 섞은 혼합용액에서 첫째 환원파는 $UO_2^{2+}$로부터 $UO_2^+$로 환원반응이 일어난 결과로 볼 수 있다. 또한 우라닐이온은 이매질에서 상당한 정도의 가수분해가 일어난 것으로 안다. 이 가수분해 생성물인 $UO_2OH^+$는 첫째 환원파에서 환원이 일어나지 않고 둘째 환원파에서 $UO_2^+$와 함께 일어난다. 우라닐이온 농도 $7.5 {\times} 10^{-4}$에서 $3.75 {\times}10^{-3}$M까지의 범위에서 확산전류는 비례관계가 성립한다.
상황인식(Context-aware)은 인간-컴퓨터 상호작용의 단점을 극복하기 위한 방법으로써 많은 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 UoC(Ubiquitous system on Chip)로 구현될 수 있는 상황인식 시스템 구조를 제안한다. 본 논문은 유비쿼터스 컴퓨팅 시스템을 구현하기 위해 CRS(Context Recognition Switch)와 DOS(Dynamic and Optimal Standard)의 개념을 포함한 Pre-processor, HPSP(High Performance Signal Processor), Network Topology Processor의 부분으로 구성된 UoC Architecture를 제안한다. 또한, IEEE 802.15.4 WPAN(Wireless Personal Area Network) Standard에 의해 구현된 UoC를 보여준다. 제안된 상황인식 기반의 UoC Architecture는 주거 환경에서 컨텍스트를 인식하여 사용자를 지원하는 지능형 이동 로봇 등에 적용될 수 있을 것이다.
Kim, Keon-Sik;Song, Kun-Woo;Kang, Ki-Won;Kim, Jong-Hun;Kim, Young-Min
Nuclear Engineering and Technology
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제31권6호
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pp.608-617
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1999
The powder mixture which has a bimodal size distribution, with a large mode corresponding to AUC-UO$_2$ powder and a small one corresponding to ADU-UO$_2$ powder, was prepared, pressed into compacts, and sintered at 1680t for 4 hours in hydrogen gas. The compact density of the powder mixture increases with increasing ADU-UO$_2$content within a content of 20 wt %, since small ADU-UO$_2$ particles can fill interstices between large AUC-UO$_2$particles. The UO$_2$ pellet made using the powder mixture has a lower open porosity than that made using AUC-UO$_2$ powder alone. The mechanism for the formation of a flake-like pore is proposed, and the decrease in open porosity may be ascribed to the decrease in the number of flake-like pores.
Kang Ki Won;Yang Jae Ho;Kim Keon Sik;Kim Jong Hun;Lee Young Woo;Song Kun Woo
Nuclear Engineering and Technology
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제36권1호
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pp.104-111
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2004
The melting temperatures of $UO_2,\;UO_2-6wt\%Gd_{2}O_3,\;UO_2-12wt\%Gd_{2}O_3,\;UO_2-2wt\%Er_{2}O_3,\;and\;UO_2-4wt\%Er_{2}O_3$ fuels were measured. Fuel materials were loaded in a tungsten capsule of which shape met the black body condition. The melting temperature was measured by the thermal arrest method during heating of the capsule in an induction furnace. The measured melting temperature of $UO_2$ fuel was $2815{\pm}20^{\circ}C$. The solidus and liquidus temperatures of $UO_2-Gd_{2}O_3\;and\;UO_2-Er_{2}O_3$ had also been measured, and it was observed that the solidus temperatures of them were lower than the liquidus temperature by $15{\sim}25^{\circ}C$. Measured melting temperatures of $UO_2,\;UO_2-Gd_{2}O_3\;and\;UO_2-Er_{2}O_3$ fuels were as follows:
The U solubility in the Zircaloy melt including the other investigators' result was investigated in a range of reaction temperatures from 2223k to 2473k and for the mole ratios of UO$_2$ crucible/Zircaloy-4 melt(subsequently abbreviated as UO$_2$/Zry) from 2.4 to 18.2, The U solubility in the melt increased with increasing reaction temperature and with decreasing the mole ratio of UO$_2$/Zry. An empirical correlation was obtained as functions of UO$_2$/Zry mole ratio and reaction temperature including other investigators' results. The experimental results with use of internally heated fuel element simulators were analyzed by the empirical correlation from UO$_2$ crucible experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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